一种类镜面小型工件表面平整度自动检测装置及其方法

1.一种类镜面小型工件表面平整度自动检测装置的检测方法，其特征在于：
该方法基于的类镜面小型工件表面平整度自动检测装置包括底座(1)、振动料盘(2)、输送轨道(3)、旋转检测台(4)和计算机，所述振动料盘(2)与旋转检测台(4)均设置于底座(1)上，振动料盘(2)内设有螺旋轨道，振动料盘(2)的输出口与输送轨道(3)的一端连接，输送轨道(3)的另一端与旋转检测台(4)连接；旋转检测台(4)包括垂直安装于底座(1)的支承轴(42)，支承轴(42)上端连接有输送圆盘(41)，支承轴(42)下端连接有驱动电机(43)，沿输送圆盘(41)的圆周边缘依次安装有第一高速CCD摄影装置(5)、第一次品剔除装置(6)、样品翻面机构(7)、第二高速CCD摄影装置(9)、第二次品剔除装置(10)和合格品收集器(8)，第一高速CCD摄影装置(5)和第二高速CCD摄影装置(9)分别与计算机连接；
该方法包括以下检测步骤：
(1)将待检测的小型工件放入振动料盘(2)，工件在振动料盘(2)的振动作用下依次通过输送轨道(3)滑到旋转检测台(4)的边沿处；
(2)旋转检测台(4)在驱动电机(43)的作用下匀速顺时针旋转，旋转检测台(4)上的工件首先经过第一高速CCD摄影装置(5)，第一高速CCD摄影机(51)对排成一列匀速通过的工件反射的光学分划板连续成像拍摄，并将图像输入计算机；
(3)计算机中的图像分析系统对采集的分划板图像进行定位、滤波、分割、校正，取得单个工件所反射的光学分划板平面图像数据，将该平面图像数据与标准镜面反射的光学分划板平面图像数据进行比对；
(4)若不符合标准镜面反射的图像规格要求，图像分析系统将对第一次品剔除装置(6)发出除去不合格品的指令，当旋转检测台(4)将工件旋转到第一次品剔除装置(6)对应的位置时，第一次品剔除装置(6)则执行图像分析系统的指令，将判断为不合格的工件吹入第一次品收集盒(64)中；
(5)若符合标准镜面反射的图像规格要求，图像分析系统将不会对第一次品剔除装置(6)发出除去不合格品的指令，旋转检测台(4)继续旋转，同时将工件带到样品翻面机构(7)所处对应位置，工件在输送皮带(73)末端滑入样品滑行轨道(74)，在此实现样品翻面，经翻面的工件再次进入输送圆盘(41)，并再次经过第二高速CCD摄影装置(9)和第二次品剔除装置(10)，第二高速CCD摄影装置(9)和第二次品剔除装置(10)工作过程和翻面之前的相同；
(6)未被剔除的合格的工件在输送圆盘(41)的带动下继续前移，最后在挡板(81)作用下落入合格品收集器(8)中。
2.根据权利要求1所述的类镜面小型工件表面平整度自动检测装置的检测方法，其特征在于：所述第一高速CCD摄影装置(5)通过支架安装于底座(1)，第一高速CCD摄影装置(5)包括第一高速CCD摄影机(51)和第一结构光照明光源(52)，所述第一结构光照明光源(52)包括第一普通照明光源(521)和第一光学分划板(522)，第一光学分划板(522)与旋转检测台(4)的平面法线成锐角置于旋转检测台(4)上方的外侧边缘，所述第一高速CCD摄影机(51)的光学轴线与旋转检测台(4)的平面法线成锐角置于旋转检测台(4)上方内侧，所述第一光学分划板(522)的法线、第一高速CCD摄影机(51)的光学轴线与旋转检测台(4)的旋转轴线在同一平面内，第一光学分划板(522)的法线与第一高速CCD摄影机(51)的光学轴线的交点位于旋转检测台(4)内侧边缘的上方。
3.根据权利要求1所述的类镜面小型工件表面平整度自动检测装置的检测方法，其特征在于：所述第一次品剔除装置(6)通过支架固定安装于旋转检测台(4)上方内侧，第一次品剔除装置(6)包括第一气动喷嘴(61)、第一气动电磁阀(62)、第一高压气管和第一次品收集盒(64)，所述第一气动喷嘴(61)沿输送圆盘(41)的半径方向指向旋转检测台(4)的外侧，第一气动喷嘴(61)后端通过第一高压气管与第一气动电磁阀(62)连接，第一次品收集盒(64)设置于与第一气动喷嘴(61)相对的位置，位于旋转检测台(4)的侧下方。
4.根据权利要求1所述的类镜面小型工件表面平整度自动检测装置的检测方法，其特征在于：所述样品翻面机构(7)通过支架固定于底座(1)，悬置于输送圆盘(41)边沿，样品翻面机构(7)包括上托辊(71)、下托辊(72)、输送皮带(73)、驱动电机(43)和样品滑行轨道(74)；所述下托辊(72)设置于输送圆盘(41)的下方，下托辊(72)的托辊轴与输送圆盘(41)水平面平行；上托辊(71)设置于输送圆盘(41)外侧的上方，上托辊(71)的托辊轴与输送圆盘(41)的水平面的夹角为锐角，并且上托辊(71)的下端高于输送圆盘(41)；所述样品滑行轨道(74)上端与输送皮带(73)上端侧面连接，样品滑行轨道(74)下端与输送圆盘(41)边缘连接。
5.根据权利要求2所述的类镜面小型工件表面平整度自动检测装置的检测方法，其特征在于：所述计算机内设置有图像分析系统，图像分析系统包括图像定位单元、滤波单元、分割单元和校正单元；所述第二高速CCD摄影装置(9)包括第二高速CCD摄影机(91)和第二结构光照明光源(92)，所述第二结构光照明光源(92)包括第二普通照明光源(921)和第二光学分划板(922)；所述第二次品剔除装置(10)包括第二气动喷嘴(101)、第二气动电磁阀(103)、第二高压气管和第二次品收集盒(104)；第一高速CCD摄影机(51)和第二高速CCD摄影机(91)分别与计算机的输入端连接。

一种类镜面小型工件表面平整度自动检测装置及其方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种电子元器件检测设备和方法，具体涉及一种类镜面小型工件表面平整度自动检测装置及其方法。\n背景技术\n[0002] 类镜面小型工件广泛应用于电子信息、通信、工业自动化、医疗器械、汽车和机械等电子信息装置和设备中，由于生产工件的工艺较多，不同工序都可能产生机械特性和物理特性不合格的产品，对于一般小型工件，其表面经机械加工和电镀后形成的磁体表面会存在各种缺陷，这些缺陷一方面影响到磁工件的性能均匀性，另一方面也会影响到永磁材料的抗腐蚀性，从而影响其工作寿命，机械特性的好坏（特别是表面缺陷）直接决定着的产品的质量。\n[0003] 目前，企业大批量小型工件的表面缺陷检测以人工目测为主，由于工件较小必须借助放大镜及显微镜等工具，给具体操作带来难度，同时由于工件表面反射强，人工目测容易发生漏检和错判现象，并且工作效率极低，工作强度极大，生产成本极大。\n发明内容\n[0004] 发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提出一种类镜面小型工件表面平整度自动检测装置及其方法。\n[0005] 技术方案：为解决上述技术问题，本发明的类镜面小型工件表面平整度自动检测装置，包括底座、振动料盘、输送轨道、旋转检测台和计算机，所述振动料盘与旋转检测台均设置于底座上，所述振动料盘内设有螺旋轨道，振动料盘的输出口与输送轨道的一端连接，输送轨道的另一端与旋转检测台连接；旋转检测台包括垂直安装于底座的支承轴，支承轴上端连接有输送圆盘，支承轴下端连接有驱动电机，沿输送圆盘的圆周边缘依次安装有第一高速CCD摄影装置、第一次品剔除装置、样品翻面机构、第二高速CCD摄影装置、第二次品剔除装置和合格品收集器；第一高速CCD摄影装置和第二高速CCD摄影装置分别与计算机连接。\n[0006] 作为优选，所述第一高速CCD摄影装置通过支架安装于底座，第一高速CCD摄影装置包括第一高速CCD摄影机和第一结构光照明光源，所述第一结构光照明光源包括第一普通照明光源和第一光学分划板，第一光学分划板与旋转检测台的平面法线成锐角置于旋转检测台上方的外侧边缘，所述第一高速CCD摄影机的光学轴线与旋转检测台的平面法线成锐角置于旋转检测台上方内侧，所述第一光学分划板的法线、第一高速CCD摄影机的光学轴线与旋转检测台的旋转轴线在同一平面内，第一光学分划板的法线与第一高速CCD摄影机的光学轴线的交点位于旋转检测台内侧边缘的上方。\n[0007] 作为优选，所述第一次品剔除装置通过支架固定安装于旋转检测台上方内侧，第一次品剔除装置包括第一气动喷嘴、第一气动电磁阀、第一高压气管和第一次品收集盒，所述第一气动喷嘴沿输送圆盘的半径方向指向旋转检测台的外侧，第一气动喷嘴后端通过第一高压气管与第一气动电磁阀连接，第一次品收集盒设置于第一气动喷嘴相对的位置，位于旋转检测台的侧下方。\n[0008] 作为优选，所述样品翻面机构通过支架固定于底座，悬置于输送圆盘边沿，样品翻面机构包括上托辊、下托辊、输送皮带、驱动电机和样品滑行轨道；所述下托辊设置于输送圆盘的下方，下托辊的托辊轴与输送圆盘水平面平行；上托辊设置于输送圆盘外侧的上方，上托辊的托辊轴与输送圆盘的水平面的夹角为锐角，并且上托辊的下端高于输送圆盘；所述样品滑行轨道上端与输送皮带上端侧面连接，样品滑行轨道下端与输送圆盘边缘连接。\n[0009] 作为优选，所述计算机内设置有图像分析系统，图像分析系统包括图像定位单元、滤波单元、分割单元和校正单元；输送圆盘下的驱动电机为变频电机，可按照需要调节驱动电机的转速，使得输送圆盘山峰的待检测工件的移动速度满足第一高速CCD摄影装置和第二高速CCD摄影装置的速度。第二高速CCD摄影装置包括第二高速CCD摄影机和第一结构光照明光源，所述第二结构光照明光源包括第二普通照明光源和第二光学分划板；所述第二次品剔除装置包括第二气动喷嘴、第二气动电磁阀、第二高压气管和第二次品收集盒；第一高速CCD摄影机和第二高速CCD摄影机的输出端分别与计算机的输入端相连接。\n[0010] 其中，所述第二高速CCD摄影装置与第二次品剔除装置主要用于将经样品翻面机构翻面的工件再次进行图像采集、图像分析系统分析和次品剔除的工作。\n[0011] 本发明还公开了上述类镜面小型工件表面平整度自动检测装置的检测方法，该方法包括以下检测步骤：\n[0012] （1）将待检测的小型工件放入振动料盘，工件在振动料盘的振动作用下依次通过输送轨道滑到旋转检测台的边沿处；\n[0013] （2）旋转检测台在驱动电机的作用下匀速顺时针旋转，旋转检测台上的工件首先经过第一高速CCD摄影装置，第一高速CCD摄影装置的高速CCD摄影机对排成一列匀速通过的工件反射的光学分划板连续成像拍摄，并将图像输入计算机；\n[0014] （3）计算机中的图像分析系统对采集的分划板图像进行定位、滤波、分割、校正，取得单个工件所反射的光学分划板平面图像数据，将该平面图像数据与标准镜面反射的光学分划板平面图像数据进行比对；\n[0015] （4）若不符合标准镜面反射的图像规格要求，图像分析系统将对第一次品剔除装置发出除去不合格品的指令，当旋转检测台将工件旋转到第一次品剔除装置对应的位置时，第一次品剔除装置则执行图像分析系统的指令，将判断为不合格的工件吹入次品收集盒中；\n[0016] （5）若符合标准镜面反射的图像规格要求，图像分析系统将不会对第一次品剔除装置发出除去不合格品的指令，旋转检测台继续旋转，同时将工件带到样品翻面机构所处对应位置，工件在输送皮带末端滑入样品滑行轨道，在此实现样品翻面，经翻面的工件再次进入输送圆盘，并再次经过第二高速CCD摄影装置和第二次品剔除装置，重复上述（2）、（3）和（4）的步骤，最后留下合格的工件；\n[0017] （6）未被剔除的合格的工件在输送圆盘的带动下继续前移，最后在挡板作用下落入合格品收集器中。\n[0018] 有益效果：本发明的类镜面小型工件表面平整度自动检测装置及其方法，利用振动料盘的振动使工件排成一行，沿着输送轨道滑至旋转检测平台，依次通过第一高速CCD摄影装置、第一次品剔除装置、样品翻面机构、第二高速CCD摄影装置和第二次品剔除装置，使得不合格的工件被分别吹入第一次品收集盒和第二次品收集盒，剩下的合格品则继续顺着旋转检测平台移动，最后落入合格品收集器中。\n[0019] 本发明每分钟能够检测300～600个工件，是人工检测速度的几十倍，工作效率得到极大的提高，显著减轻检测人员的劳动强度，并且本发明的装置结构紧凑、使用方便、自动化程度高，采用本发明的装置及其方法，可以避免人工操作的误差，大大提高类镜面小型工件检测的准确性。\n附图说明\n[0020] 图1为本发明的总体布置图；\n[0021] 图2为图1的俯视图；\n[0022] 图3为本发明自动检测的工件示意图；\n[0023] 图4为本发明自动检测的工件的侧视图。\n具体实施方式\n[0024] 下面结合附图对本发明作更进一步的说明。\n[0025] 如图1和图2所示，本发明的类镜面小型工件表面平整度自动检测装置，包括底座\n1、振动料盘2、输送轨道3、旋转检测台4和计算机，振动料盘2与旋转检测台4均设置于底座1上，振动料盘2内设有螺旋轨道，振动料盘2的输出口与输送轨道3的一端连接，输送轨道3的另一端与旋转检测台4的边沿连接；旋转检测台4包括垂直安装于底座1的支承轴42，支承轴42上端连接有输送圆盘41，支承轴42下端连接有驱动电机43，沿输送圆盘\n41的圆周边缘依次安装有第一高速CCD摄影装置5、第一次品剔除装置6、样品翻面机构7、第二高速CCD摄影装置、第二次品剔除装置和合格品收集器8；第一高速CCD摄影装置5和第二高速CCD摄影装置9分别与计算机连接。\n[0026] 在本实施例中，第一高速CCD摄影装置5通过支架安装于底座1，第一高速CCD摄影装置5包括第一高速CCD摄影机51和第一结构光照明光源52，第一结构光照明光源52包括第一普通照明光源和第一光学分划板，第一光学分划板与旋转检测台4的平面法线成锐角置于旋转检测台4上方的外侧边缘，该锐角通常为75°。在每个实施例中，这个角度一旦确定后续就不能再变化，因为摄像机的参数都已经标定好。第一高速CCD摄影机51的光学轴线与旋转检测台4的平面法线成锐角置于旋转检测台4上方内侧，该锐角通常为75°。\n第一光学分划板的法线、第一高速CCD摄影机51的光学轴线与旋转检测台4的旋转轴线在同一平面内，第一光学分划板的法线与第一高速CCD摄影机51的光学轴线的交点位于旋转检测台4上方1～2mm处，靠近旋转检测平台4的边缘。\n[0027] 在本实施例中，第一次品剔除装置6通过支架固定安装于旋转检测台4上方内侧，第一次品剔除装置6包括第一气动喷嘴61、第一气动电磁阀、第一高压气管和第一次品收集盒64，第一气动喷嘴61沿输送圆盘41的半径方向指向旋转检测台4的外侧，第一气动喷嘴61后端通过第一高压气管与第一气动电磁阀连接，第一次品收集盒64设置于第一气动喷嘴61对侧的旋转检测台4的侧下方。\n[0028] 在本实施例中，样品翻面机构7通过支架固定于底座1，悬置于输送圆盘41边沿，包括上托辊71、下托辊72、输送皮带73、驱动电机43和样品滑行轨道74；下托辊72设置于输送圆盘41的下方，下托辊72的托辊轴与输送圆盘41水平面平行；上托辊71设置于输送圆盘41外侧的上方，上托辊71的托辊轴与输送圆盘41的水平面的夹角为锐角，通常为\n60°；并且上托辊71的下端高于输送圆盘41；样品滑行轨道74上端与输送皮带73上端侧面连接，样品滑行轨道74下端与输送圆盘41边缘连接。\n[0029] 其中，计算机内设置有图像分析系统，图像分析系统包括图像定位单元、滤波单元、分割单元和校正单元；第二高速CCD摄影装置9的基本结构与第一高速CCD摄影装置5的基本结构大致相同，包括第二高速CCD摄影机91和第一结构光照明光源92，第二结构光照明光源92包括第二普通照明光源921和第二光学分划板922；第二次品剔除装置10包括第二气动喷嘴101、第二气动电磁阀103、第二高压气管和第二次品收集盒104；第一高速CCD摄影机51和第二高速CCD摄影机91的输出端分别与计算机的输入端相连接。\n[0030] 其中，第二高速CCD摄影装置9与第二次品剔除装置10主要用于将经样品翻面机构7翻面的工件再次进行图像采集、图像分析系统分析和次品剔除的工作。\n[0031] 本发明还公开了类镜面小型工件表面平整度自动检测方法。\n[0032] 如图3和图4所示，本实施例中的待测工件为典型圆片及圆环状钕铁硼永磁材料元件，圆片或圆环周边倒角并经过电镀等防锈蚀处理。其技术标准见GB/T 18880-2002。由于被检的钕铁硼永磁材料元件数量巨大，人工无法一一检测其表面质量状况，只能检测其外观有无断裂，重大划痕，毛刺等重大缺陷，所以要采用本发明的装置及其方法进行检测，包括以下检测步骤：\n[0033] （1）将待检测的小型工件放入振动料盘2，工件在振动料盘2的振动作用下依次通过输送轨道3滑到旋转检测台4的边沿处；其中，振动料盘2内设螺旋轨道，螺旋轨道只能容纳单个钕铁硼永磁材料圆片（或及圆环）工件依次排队通过；\n[0034] （2）旋转检测台4在驱动电机43的作用下匀速顺时针旋转，旋转检测台4上的工件首先经过第一高速CCD摄影装置5，高速CCD摄影机51对排成一列匀速通过的工件反射的第一光学分划板522连续成像拍摄，并将图像输入计算机；其中，驱动电机43为变频电机，可按照需要调节驱动电机43的转速，使得在输送圆盘41上的钕铁硼永磁材料圆片（或圆环）工件的移动速度满足第一高速CCD摄影装置5的要求；\n[0035] （3）计算机内部的图像分析系统对采集的分划板图像进行定位、滤波、分割、校正，取得单个工件所反射的光学分划板平面图像数据，将该平面图像数据与标准镜面反射的光学分划板平面图像数据进行比对；\n[0036] （4）若不符合标准镜面反射的图像规格要求，图像分析系统将对第一次品剔除装置6发出除去不合格品的指令，当旋转检测台4将工件旋转到第一次品剔除装置6对应的位置时，第一次品剔除装置6则执行图像分析系统的指令，将判断为不合格的工件吹入第一次品收集盒64中；\n[0037] （5）若符合标准镜面反射的图像规格要求，图像分析系统将不会对第一次品剔除装置6发出除去不合格品的指令，旋转检测台4继续旋转，同时将工件带到样品翻面机构7所处对应位置，工件在输送皮带73末端滑入样品滑行轨道74，在此实现样品翻面，经翻面的工件再次进入输送圆盘41，并再次经过第二高速CCD摄影装置和第二次品剔除装置，重复上述（2）、（3）和（4）的步骤，最后留下合格的工件；\n[0038] （6）未被剔除的合格的工件在输送圆盘41的带动下继续前移，最后在挡板81作用下落入合格品收集器8中。\n[0039] 综上所述，本发明的装置结构紧凑，检测速度能够达到300-600只每分钟，是人工检测速度的几十倍，工作效率得到极大的提高，显著减轻了检测人员的劳动强度。本发明的方法操作方便，只需将需要检测的成堆的类镜面小型元件倒进振动料盘2，利用振动料盘2的振动使元件整齐地排成一行，沿着振动料盘2内的轨道移动到输送轨道3上输送至旋转检测平台4，安装在旋转检测平台4上方的第一高速CCD摄影装置5对排队经过的元件所反射的光学分划板成像后输入计算机的图像分析系统，并与标准镜面反射的光学分划板图像数据（该数据存储在图像处理系统中）进行比对，比对后的结果及时反馈给第一次品剔除装置6；若检出不合格产品，第一次品剔除装置6将不合格品吹出旋转检测平台4，落入第一次品收集盒64。单面合格的元件在旋转检测平台4带动下进入样品翻面机构74，经过翻面后再次进入旋转检测平台4，然后经过第二高速CCD摄影装置9对元件的反面反射成像情况进行分析，其工作过程和翻面之前的相同，合格品继续顺着旋转检测平台4移动，最后落入合格品收集器8中。本发明自动化程度高，可以避免人工操作的误差，大大提高类镜面小型元件检测的准确性。\n[0040] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。